il legno nei prodotti da costruzione: caratteristiche e ...tecniche italiane per la progettazione,...
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Il legno nei prodotti da Il legno nei prodotti da Il legno nei prodotti da costruzione: costruzione: costruzione:
caratteristiche e peculiaritcaratteristiche e peculiaritcaratteristiche e peculiaritààà
Stefano Berti
CNR – IVALSASesto Fiorentino (FI)
OOrnamentale ?rnamentale ?
•• Qual Qual èè il materiale da costruzione piil materiale da costruzione piùù
LLeggero eggero
EEconomicoconomico
GGarantitoarantito
NNaturaleaturale
Il portale:
Il convegno:relazioni su Edilio.it
La mostra:
• residenze,• villaggi turistici,• fabbricati industriali,• ponti,• restauro.
Il libro:
• normative, • esempi, • voci di capitolato.
22 modelli in scala 1:1 per illustrare varie soluzioni costruttive relative a:
L’acronimo che è il titolo della mostra descrive dei concetti che sono ben noti a tutti i progettisti e le imprese di Stati Uniti, Canada, Scandinavia, Giappone, Australia, dove le case in legno..…rappresentano oltre l’80% dell’edilizia residenziale.Ma anche in centro Europa (Francia, Germania, Austria, Svizzera) le case in legno sono in forte crescita. E per validi motivi...
Efficienza strutturale
Velocità e risparmio
Norme e SQA
Sostenibile, riciclabile
Ricchezza di dettagli
Legno strutturale con sezione smussata(Uso Fiume, Uso Trieste, Uso Savigliano…)
Il prodotto più tradizionale e sperimentato, ancora non ècoperto da marcatura CE o ETAG.prEN 14544 - Legno strutturale con sezione rotonda
Assolegno ha proposto al Ministero delle Infrastrutture di sviluppare uno specifico Benestare Tecnico Nazionale in considerazione dell’importanza di queste tipologie per i Beni Culturali e della prossima entrata in pieno vigore delle Norme Tecniche per le Costruzioni.
Norme armonizzate e marcatura CE
Pannelli a base di legnoUNI EN 13986:2004
Legno lamellare incollatoUNI EN 14080:2005
Legno strutturale con sezione rettangolareUNI EN 14081:2006
Laminated Veneer LumberUNI EN 14374:2005
dal 2004
dal 2007
dal 2007
dal 2008
Linee-guida EOTA e Benestare Tecnico Europeo
ETAG 007:2001 Sistemi di edifici a struttura in legnoTimber frame building kits
ETAG 011:2002 Travi e colonne in legno compositoLight composite wood-based beams and columns
ETAG 012:2002 Sistemi di edifici in legnoLog building kits
ETAG 019:2005 Pannelli prefabbricati portanti a base di legno a rivestimento rinforzatoPrefabricated wood-based loadbearing stressedskin panels
Indice
• Prodotti strutturali a base di legno
• Requisiti Essenziali della Direttiva 89/106
• Sostenibilità ed ecologia
• Criteri di progettazione
• Esempi
Direttiva 89/106/CEE “Prodotti da costruzione”RE 1 - Resistenza meccanica e stabilità
Prodotti affidabili, certificati.Secoli di
esperienza.
Resistenza meccanicaI prodotti in legno sono classificati uno per uno.Non ci sono prodotti con resistenza zero (curva Weibull).
Il coeff. di
sicurezza γM
è 1,2-1,35 (1,5 per cls).
Stabilità dimensionale e sicurezza sismicaVariazioni dimensionali con l’umidità, non con la temperatura.Elevata duttilità dei giunti, coefficienti di struttura elevati.
Stabilitàdimensionale
ottimale anche per strutture multipiano.
Leggerezza, duttilità, elevata
dissipazione.
Direttiva 89/106/CEE “Prodotti da costruzione”RE 2 - Sicurezza in caso di incendio
Caserma dei VVFF
con strutture e finiture in legno
Resistenza al fuocoIl legno è uno dei materiali più sicuri e prevedibili.Ormai gli stessi VVFF preferiscono le coperture in legno.
Travi bruciate per
metà sezione, ancora non collassate.
Reazione al fuocoIl legno non emette fumi tossici e opachi.Gli impregnanti a base di boro consentono la classe 1.
Solaio con luce=5,5 m carico 2 ton
dopo 60’di fuoco.
Direttiva 89/106/CEE “Prodotti da costruzione”RE 3 - Igiene, salute e ambiente
L’uso di strutture e finiture in legno, igroscopiche e traspiranti, consente con una corretta progettazione di:
• Ridurre la presenza nell’aria di particelle o di gas pericolosi,
• Minimizzare l’inquinamento dell’acqua o del suolo,
• Evitare la formazione di condensa.
1 cm3
di legno
1.000.000 m2
di superficie di scambio
Direttiva 89/106/CEE “Prodotti da costruzione”RE 4 - Sicurezza di utilizzazione
Ergonomia, qualità e
precisione. Tempi di posa
ridotti.
Direttiva 89/106/CEE “Prodotti da costruzione”RE 5 - Protezione contro il rumore
Auditorium, chiese, mense scolastiche,
uffici…
Direttiva 89/106/CEE “Prodotti da costruzione”RE 6 - Risparmio energetico e isolamento termico
20 anni fa, acquistando
un’auto, non si chiedeva il consumo…
Requisiti Essenziali e durabilità
I 6 requisiti essenziali devono, fatta salva la normale manutenzione, essere soddisfatti per un periodo di tempo economicamente adeguato.
Fondamentale nelle NTC.
Documento interpretativo F “Durabilità” della Direttiva:
1002510 *100Lunga
502510 *50Normale
252510 *25Media
101010 *10Corta
Non riparabili o economicamente sostituibili #
Meno facilmente riparabili o sostituibili
Riparabili o facilmente sostituibili
DurataCategoria
Prodotti da costruzioneEdificio
Durata di vita presunta (anni)
coincide con la durata di vita presunta dell’edificio.#
in casi eccezionali e giustificati, ad es. certi prodotti per riparazioni, può essere prevista una durata di vita pari a 3 o 6 anni.*
Durabilità. Le strutture in legno hanno secoli di vita. Senza bisogno di preservanti.
In ogni cittàd’Italia si
trovano tetti e solai in legno...
...che hanno superato i 6-7 secoli di vita.In cls armato
ancora no.
Lisbona. Terremoto del 1755. Rimasero in piedi solo i palazzi con struttura di legno. Tutto il centro storico è stato ricostruito così, e le strutture di legno oggi vengono mantenute nella trasformazione degli immobili in uffici, alberghi ecc.Reggio Calabria. Le stesse strutture, dette “casa baraccata”, furono le migliori nel sisma del 1905.Antica Roma. Opus craticium.
Ottime dopo 250 anni
Degrado ? Circoscritto alle zone non ventilate o drenate.Interventi ? Semplici ed economici.
Indice
• Prodotti strutturali a base di legno
• Requisiti Essenziali della Direttiva 89/106
• Sostenibilità ed ecologia
• Criteri di progettazione
• Esempi
L’impatto ambientale dell’uso del legno in edilizia è positivo
In Europa si taglia
il 65% circa della crescita
Il bosco sta sparendo ? Non per colpa dell’industria del legno, ma per le coltivazioni intensive (cacao, banane ecc.).La FAO finanzia progetti di segherie perché compatibili con lo sviluppo sostenibile dei Paesi tropicali.
Nei Paesi industrializzati
il bosco sta aumentando(dati FAO) Nei Paesi in
via di sviluppo il problema è
l’impiego energetico
Indice
• Prodotti strutturali a base di legno
• Requisiti Essenziali della Direttiva 89/106
• Sostenibilità ed ecologia
• Criteri di progettazione
• Esempi
Piena copertura da parte delle principali normative
Norme Tecniche per le Costruzioni (DM 14 settembre 2005)
Ordinanza P.C.M. 3431/2005
Linee Guida per i Beni Culturali
Norme Tecniche per le Costruzioni(DM 14 settembre 2005)
Cap. 5.3 – Costruzioni di legno Principi di calcolo, coefficienti, prescrizioni costruttive…
Cap. 5.7.12 – Edifici con struttura in legno Prescrizioni per zone sismiche (da OPCM)
Capitolo 11.6 – Materiali e prodotti a base di legno Qualificazione dei prodotti e dei fornitori
Mancando in molti casi gli specifici metodi di calcolo, le NTC fanno riferimento a:• “codici internazionali” (EN, non DIN);• “letteratura tecnica consolidata” (Istruzioni di Ministeri e CNR).Attualmente in fase di monitoraggio, entreranno in vigore nell’aprile 2007 se non ci saranno proroghe.
Linee Guida per i Beni Culturali(approvate in via definitiva, in corso di pubblicazione)
Cap. 6.3.4 – Solai…è opportuno che i solai con struttura in legno siano il più possibile conservati, anche in considerazione del loro ridotto peso proprio.
Cap. 6.3.5 – CopertureE' in linea generale opportuno il mantenimento dei tetti in legno, in quanto capaci di limitare le masse nellaparte più alta dell'edificio e di garantire un’elasticità simile a quella della compagine muraria sottostante.
Eurocodice 5 (UNI EN 1995:2005)
Obbligatorio a partire dal 2010, se non ci saranno proroghe.
“Linee-guida” CNR basate sull’EC5, per correggere NTC.
Differenze fondamentali con NTC:
Tempi di ritorno delle azioni corretti
3 classi di servizio (2 in NTC)
5 classi di durata del carico (3 in NTC)
Coefficienti parziali 1,2-1,3 (1,35 in NTC)
Metodi di calcolo, con sufficiente dettaglio
Oramai i prodotti a base di legno sono impostati con questa logica, attenzione alle barriere tecniche.
il giorno 1 Dicembre 2006, alle ore 14.30, pressol'Università di Firenze - Facoltà di Ingegneria, si terrà un SEMINARIO DI STUDIO dal titolo "Istruzioni per la Progettazione, l'Esecuzione ed il Controllo delleCostruzioni di Legno". Nell'occasione verrà presentato ufficialmente il documentoCNR-DT 206/2006 (nella versione sottoposta ad inchiestapubblica fino al 31/01/2007) scaricabile dal sito:
http://www.cnr.it/sitocnr/IlCNR/Attivita/NormazioneeCertificazione/NormazioneeCertificazione.html
Non coerente: DL19 agosto 2005, n. 192
Richiede una massa minima di 230 kg/m2
E’ un approccio prescrittivo anziché prestazionale.Considera “innovativo” un tetto in legno ben realizzato…
Scegliere uno schema consolidato e applicarlo correttamente
Telaio e pannelli con piattaforma ad ogni interpiano (platform frame) Il più diffuso a livello mondiale, il piùcoperto da prove e normative.Molto versatile, abbastanza “leggero”.
Telaio con tamponamentiConcettualmente simile ai telai in cls o acciaio. Consente maggiori spazi liberida pareti, con dimensionamentoadeguato.
Parete in blocchi di legno massiccio(blockhaus)Tradizionale, ben codificato.Elevata inerzia termica.
Curare i dettagli costruttivi in funzione della durabilità.
Ventilazione.Drenaggio.Assenza o limitazione dei ponti termici.Il legno può bagnarsi, purché si asciughi rapidamente.
L’evoluzione delle normative sulla progettazioneAnno Provvedimento 1909 Il RD n. 193 promulgato a seguito del terremoto di Messina cita la “muratura animata”, costituita
da intelaiature in legno riempite da muratura, come il più tipico ed efficace sistema antisismico, ed il solo ammesso per edifici multipiano (la muratura ordinaria è ammessa solo per edifici ad un piano).
1916-1935
Vari decreti forniscono istruzioni relative ai “nuovi sistemi costruttivi” (cemento armato e strutture metalliche), considerati come alternativa a quelli tradizionali.
1962 La Legge n. 1684 prescrive che le “costruzioni in legname” sono ammissibili solo previo “motivato nulla osta” del Genio Civile.
1974 La Legge n. 64, ancora vigente, richiede l’emanazione di specifiche regole tecniche per i vari materiali.
1996 Vengono adottati con DM LLPP gli Eurocodici 2 e 3 nonostante siano ancora norme sperimentali (ENV), e vengono rilasciati dal Ministero i relativi Documenti di Applicazione Nazionale. L’Eurocodice 5, anch'esso pronto come ENV, non riceve analogo trattamento. Ma inizia presso il Ministero LLPP il lavoro di una specifica commissione incaricata della redazione delle “Norme tecniche Italiane per la progettazione, esecuzione e collaudo delle costruzioni di legno” (in acronimo “N.I.CO.LE”), che dovrebbero essere una versione semplificata ed italianizzata dell'EC5.
2002 La bozza di “N.I.CO.LE” è pronta e, acquisito il parere favorevole del CNR, è in votazione al Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici in attesa di essere pubblicata come Decreto Ministeriale.
2003 L’OPCM n. 3274 cita gli edifici a struttura di legno tra i sistemi costruttivi ammessi in zona sismica, elimina le limitazioni in altezza per le strutture “interamente realizzate in legno lamellare” (rinnovando il pregiudizio verso il legno massiccio strutturale largamente usato in Europa, Nordamerica e Giappone), inizia a fare riferimento ai principi dell’Eurocodice 8, ma non fissa regole di calcolo specifiche per le strutture di legno. Anzi, nel Capitolo 9 “Edifici con struttura di legno” le subordina alla “emanazione delle corrispondenti norme relative alle combinazioni di carico non sismiche” (anche se le “N.I.CO.LE” erano pronte da un anno).
2004 Viene istituito presso il Consiglio Superiore LLPP il Gruppo di Lavoro Annessi Tecnici Nazionali (poi bloccato, dopo che ha completato il lavoro).
2005 L’OPCM n. 3431 colma finalmente il vuoto normativo: viene introdotto nel Capitolo 9 un breve testo che riprende i principi degli Eurocodici 8 e 5. L’aspetto più importante è presente nel “campo di applicazione”: le prescrizioni sono da intendere quali integrazioni delle regole di “pertinenti prescrizioni tecnico - normative italiane, quando disponibili”. Poiché nel frattempo l’Eurocodice 5 è stato pubblicato come norma UNI EN definitiva, il cerchio finalmente sembra chiuso. Ma le recenti Norme Tecniche per le Costruzioni riportano, inspiegabilmente, sostanziali differenze con L'Eurocodice 5 che penalizzano le costruzioni in legno.
Che metodo di calcolo usare ?
TENSIONI AMMISSIBILI (DIN 1052 fino al 1988) E’ un metodo ben sperimentato, ma concettualmente sorpassato. Non determina chiaramente il livello di sicurezza, soprattutto
quando sono presenti azioni di diverso tipo (permanenti, variabili).Nonostante l’impostazione fortemente prescrittiva e la mole di
indicazioni di dettaglio, non ha evitato vari crolli in Germania, per errori progettuali, di concezione (schema statico) o di calcolo.
STATI LIMITE (NTC, EC5, DIN 1052 dal 2000) E’ un metodo più aggiornato, comunque ben sperimentato (20 anni).Offre maggiore sicurezza, ma richiede molte più verifiche
(combinazioni di carico), rendendo inevitabile il ricorso al software.L’impostazione è più prestazionale, comunque non ha evitato dei
crolli in Scandinavia, dovuti a errori progettuali o di esecuzione.
In tutti i crolli noti, la causa è stata un evidente erroreumano e non un comportamento “imprevedibile” del legno.
EC5 + CD con esempi di calcolo
• testo completo dell’EC5 • stralci di altre norme UNI EN citate• approfondimenti e commenti specifici,
alla luce delle NTC• caratteristiche tecniche del legno
come materia prima e dei prodotti da costruzione che ne derivano
• esempi di calcolo con la versione “Lite” (con limitazioni dimensionali) del programma “WOODexpress”.
Ampia trattazione delle modalità di progettazione
• Caratteristiche del legno • Metodi di calcolo e di verifica• Dimensionamento dei sistemi di • Dimensionamento degli elementi
costruttivi• Dimensionamento dei sistemi
strutturali • Durabilità e protezione del legno -
Resistenza al fuoco • Costruzioni in legno in zona sismica • Esempi dal costruito • Bibliografia e riferimenti normativi.
Molti esempi e particolari costruttivi.
• particolari costruttivi, disegnati in scala;
• esempi di strutture portanti; • esempi di facciate;• Non aggiornato sulla normativa.
Indice
• Prodotti strutturali a base di legno
• Requisiti Essenziali della Direttiva 89/106
• Sostenibilità ed ecologia
• Criteri di progettazione
• Esempi
Estensione scuola di Seano (PO) – anno 2003
350 m2 - 6 mesi di cantiere
685 €/m2 in totale (465 €/m2 per le strutture in elevazione e le finiture, escluso fondazioni ed impianti)
a consuntivo, 50% di risparmio sul consumo di metano, solo grazie all’involucro
Estensione scuola di Seano (PO)
Alternative per la parete esterna portante
1 2 3PARETE CASSERO 34 cm:
1 - Intonaco esterno 15mm 2 - Blocco Isotex DIII 30/5 3 - Intonaco interno 15mm
PARETE POROTON 33 cm:
1 - Intonaco esterno 15mm 2 - Isolante polistirene sp. 50mm 3 - Poroton serie 800 250mm 4 - Intonaco interno 15mm
1 2 3 4
1 2 3 4 5 6 7PARETE LEGNO 28 cm:
1 - Intonaco esterno 10mm 2 - Isolante in polistirene 20mm 3 - Pannelli in scaglie orientate (OSB) 9mm 4 - Isolante in lana di roccia 50kg/mc 50mm 5 - Montanti in abete massiccio 60x140mm 6 - Isolante acustico tipo CDM ISO T 56 7 - Pannello in cartongesso 2x12,5mm
LEGNO POROTON CASSERO Componente nome del processo in GEMIS
kg/mq €/mq kg/mq €/mq kg/mq €/mq
Intonaco e tinteggiatura nonmetallic minerals\plaster-outer wall-cement
8,07 25,55 35,93 46,59 44,00 47,00
Isolante polistirene estruso 30 kg/m3
plastics\EPS 0,66 8,02 1,83 15,00 1,50 0 (*)
Isolante lana di roccia 50 kg/m3 nonmetallic minerals\glas fibres (insulation)
2,50 15,00
Pannello di scaglie di legno OSB/3 wood manufacturing\particle board
10,80 10,40
Legno lamellare wood manufacturing\sawn timber-techn.dried-spruce-D
12,59 18,83
Legno massiccio wood manufacturing\sawn timber-mix-dry-spruce
56,82 39,00
Cartongesso nonmetallic minerals\gypsum plaster board
22,50 17,05
Ferro (ferramenta) metal\steel-D-sheet-zincing; (armatura) metal\steel-D-hot rolled
0,60 2,15 3,98 3,19 5,23 4,65
Poroton 800 25 cm nonmetallic minerals\clay bricks
200,00 52,00
Cassero in legno mineralizzato tipo Isotex DIII/5 nonmetallic minerals\wood-wool building slab
82,00 70,00
Calcestruzzo Rck25 e Rck30 nonmetallic minerals\concrete-B25
91,59 15,93 379,09 28,43
Totale 114,54 136,00 333,34 132,70 511,83 150,08
Estensione scuola di Seano (PO)
Analisi del Ciclo di Vita (LCA) - software Gemis dell’Öko Institut
Impiego di risorse: energia e materie prime (kWh)
0
50
100
150
200
250
300
Legno Poroton Cassero
non rinnovabili rinnovabili altre
Emissioni di gas effetto-serra (kg)
0
20
40
60
80
100
120
Legno Poroton Cassero
CO2 CH4 (x10E-2) N2O (x10E-3)
Emissioni in acqua (kg)
0
2
4
6
8
10
Legno Poroton Cassero
P (x10E-6) N (x10E-5) AOX (x10E-7) COD (x10E-1) BOD5 (x10E-3)
Emissioni in aria (kg)
012345678
Legno Poroton Cassero
equival. TOPP (x10E-1) equival. SO2 (x10E-1) Nox (x10E-1)
HCl (x10E-3) Particolato (x10E-2) CO (x10E-1)
Estensione scuola di Seano (PO)
Analisi del Ciclo di Vita (LCA) - software Gemis dell’Öko Institut
Piccola impresa edile – Provincia di Pesaro
Strutture di legno:
20-25% piùeconomiche di
quelle in cls
Piccola impresa edile – Provincia di Modena
Tempo di consegna:6-7 mesi invece di
10-12
CLEA - Casette in Legno per l’Emergenza Abitativa (Bonefro)
Vero comfort
abitativo al costo dei container attrezzati.
Fondation Maison de l’Etudiant (Losanna)
30.000 m3
in 10 mesi.Costo
strutture 213 €/m2
Fondation Maison de l’Etudiant (Losanna)
Affitto 350-400€/meseOttima qualità
Appartamenti (St. Dié, F)
1033€/m2
netto abitabile
Joseph Rowntree Foundation - Leeds, UKAlloggi destinati all’affitto a giovani professionisti e tecnici di livello medio-alto (medici, insegnanti, magistrati…).
45 alloggi in 23 settimane
(anziché 40)con migliore
qualità
Joseph Rowntree Foundation - Leeds, UKRivestimento in mattoni faccia vista, previa ventilazione.
Costo 4% superiore,
ammortizzato in 6 mesi di affitto
Chesa Futura – St. Moritz
Con questo progetto visionario ma al tempo stesso concreto, Norman Foster e Ove Arup hanno anticipato i tempi. Scegliendo il legno per pareti esterne prefabbricate con elevateprestazioni, finiture di pregio e basso impatto ambientale.
LEGNO::
MATERIA PRIMA ANTICA, MA MAI VECCHIAMATERIA PRIMA ANTICA, MA MAI VECCHIAMATERIA PRIMA ANTICA, MA MAI VECCHIA
• Leggeroeggero•• EEconomicoconomico•• GGarantitoarantito•• NNaturaleaturale•• OOrnamentalernamentale
Grazie per lGrazie per lGrazie per l’’’attenzioneattenzioneattenzione
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